Programa Regional de Meteorología / IANIGLA - CONICET. Presión atmosférica

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1 Programa Regional de Meteorología / IANIGLA - CONICET Presión atmosférica info@prmarg.org Av. Ruíz Leal s/n Parque General San Martín. Mendoza - Argentina Tel. ( )

2 Presión atmosférica El aire tiene peso. Contiene moléculas que se mueven en todas las direcciones y a grandes velocidades, la velocidad depende de la temperatura del gas. La presión atmosférica es causada por moléculas de aire que chocan entre si y rebotan. Es función del número de moléculas atmosféricas en un determinado volumen y de la velocidad a la que se desplazan.

3 Cuando el aire está confinado dentro de ciertos límites, el calentamiento aumenta su presión y el enfriamiento la disminuye. Cuando se confina en un espacio más pequeño, su presión aumenta pero disminuye cuando se expande en un espacio mayor. En cualquier ubicación, ya sea en la superficie terrestre o en la atmósfera, la presión atmosférica depende del peso del aire de la capa superior.

4 Una columna de aire que se extiende a cientos de kilómetros sobre el nivel del mar ejerce una presión de 1013 hpa (mb). Subiendo en la columna hasta una altitud de 5,5 km ( pies), la presión atmosférica será aprox. la mitad o 506 hpa (mb)

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6 Se define como la fuerza (o peso) que, en un determinado lugar y por unidad de superficie, ejerce la columna de aire que está encima de él. El aire es atraído hacia el suelo por gravedad, los objetos soportan una presión que se ejerce en todas direcciones.

7 Presión atmosférica (presión barométrica) Presión ejercida por la atmósfera como consecuencia de la atracción gravitacional ejercida por la "columna" de aire situada directamente sobre el punto en cuestión.

8 Origen del barómetro La experiencia de Torricelli Torricelli, físico italiano del siglo XVII, hizo la primera demostración de la fuerza de presión del aire, al llenar de mercurio un tubo de vidrio y colocarle invertido sobre un vaso lleno del mismo líquido.

9 El mercurio baja en el tubo hasta cierto nivel. Como no hay aire en la parte superior del tubo, se puede decir que el peso de la columna de mercurio, situada por encima del nivel de la cubeta, es equilibrado por la presión atmosférica. El tubo de Torricelli es un barómetro de mercurio. Toda variación en la altura de la columna de mercurio, corresponde a una variación de la presión atmosférica, llamada también presión barométrica.

10 Unidades de Presión Pulgadas de Mercurio - inhg Atmósferas - atm Hecto-pascales - hpa Milibares - mb 29,92inHg = 1.0 atm = 1013,25 hpa = mb

11 Presión Estándar de Superficie Valor de presión en una atmósfera en condiciones estándar: hpa ó inhg ó 760 mmhg ó 14.7 lb/in 2 ó 1.033gr/cm 2 Presión de la estación Presión atmosférica real en una estación meteorológica. Presión al nivel del mar Presión al nivel del mar Presión atmosférica al nivel medio del mar, medida directamente en las estaciones situadas al nivel del mar. En estaciones en niveles mayores se determina a partir de la presión de la estación y la temperatura. Se usa como referencia para el análisis de la presión de superficie.

12 Temperatura Medida del movimiento molecular o grado de calor de una sustancia. Se mide usando una escala arbitraria a partir del cero absoluto, donde las moléculas teóricamente dejan de moverse. Corresponde a la mayor o menor cantidad de calor que se transfiere a la atmósfera. En observaciones de la superficie, se refiere principalmente al aire libre o temperatura ambiente cerca a la superficie de la tierra. La temperatura varía por la latitud, altitud y cercanía del mar. Tiene un máximo en horas de la tarde entre las 14 y 16 horas, y un mínimo poco después de la salida del sol.

13 Temperatura Ambiente: Temperatura del aire registrada en el instante de la lectura. Temperatura Máxima: Mayor temperatura registrada en un día, en el periodo entre las 08:00 y las 20:00 horas. Temperatura Media: Promedio de lecturas de temperatura tomadas durante un período de tiempo determinado. Por lo general es el promedio entre las temperaturas, Máxima, Mínima Temperatura Mínima: Menor temperatura registrada en un día, en el periodo entre las 20:00 horas del día anterior y las 08:00 hrs.

14 Escalas de temperatura Grados Centígrados ( C) Kelvin ( K) Fahrenheit ( F) Celsius ( C) 1 ºC (9/5) C + 32 Kelvin ( K) K (9/5) K Fahrenhei t ( F) 5/9 ( F - 32 ) 5/9 ( F ) 1

15 Celsius Se denomina también escala centígrada (grados centígrados). Creada por Anders Celsius en el En esta escala el cero corresponde al punto de congelación del agua y 100 grados al punto de ebullición (ambos a 1 atm). Kelvin La escala Kelvin no tiene valores negativos. El cero absoluto corresponde al valor cero. Un incremento de una unidad en la escala Kelvin supone otro aumento de un grado en la escala Celsius Fahrenheit Creada en el 1714 por G. D. Fahrenheit. Se utiliza en los EEUU. En esta escala el punto de ebullición del agua es de 212ºF y su punto de congelación de 32ºF.

16 Variaciones de la temperatura Durante el día la temperatura del aire aumenta. el suelo absorbe una parte de la radiación solar y su temperatura sube; el aire en contacto con el suelo caliente, se calienta hasta cierta altura por la acción combinada de la conducción y las corrientes de convección. Durante la noche el suelo pierde en parte el calor recibido y se enfría la temperatura del aire, tras haber llegado a un cierto valor, disminuye de nuevo.

17 A - Cuando el cielo está despejado, la intensa radiación del suelo hace bajar notablemente la temperatura (las fechas indican el flujo del calor). A B B - Con cielo cubierto, la pérdida de calor por radiación del suelo es, en parte, devuelta hacia él por la nubosidad (efecto invernadero).

18 Humedad - vapor de agua El vapor de agua procede del agua existente en la tierra y en los mares, por medio de un constante estado de transformación denominado Ciclo Hidrológico. La presencia de agua en la atmósfera en forma de NUBES NIEBLA PRECIPITACIONES Condiciona el estado del tiempo

19 Ciclo Hidrológico

20 HUMEDAD cantidad de vapor de agua contendida en una determinada porción de atmósfera. Puede expresarse como: el número de gramos de vapor contenidos en un metro cúbico de aire ambiente - humedad absoluta o en un kilogramo de aire - humedad específica o relación entre la cantidad contenida y la cantidad máxima de vapor que podría contener un determinado volumen de aire - humedad relativa

21 Una humedad relativa del 60% significa que el aire contiene el 60% del vapor que podría contener si el aire estuviese saturado. La humedad relativa es la única que puede medirse mediante la lectura de las indicaciones del instrumento llamado higrómetro.

22 Atmósfera estándar o ideal La temperatura del aire a 0 metros (nivel del mar) es de 15ºC ( K) La presión atmosférica a 0 metros es de hpa El aires es seco y se comporta como un gas perfecto. La aceleración de la gravedad es constante e igual a cm/s 2 Desde el nivel del mar hasta los 11 km la temperatura decrece con la altura 6.5ºC/km.

23 Circulación general de la atmósfera

24 flujo promedio de aire alrededor del mundo.

25 Los vientos pueden variar ampliamente respecto del promedio en cualquier tiempo y lugar. El estudio de los patrones de flujo promedio del viento sirve para identificar los patrones predominantes de circulación en ciertas latitudes y entender sus causas. La fuerza que impulsa la circulación general es el calentamiento irregular de la superficie terrestre. Las regiones ecuatoriales reciben mucho más energía del sol que las polares. Las variaciones horizontales de la temperatura atmosférica, causadas por el calentamiento irregular, determinan diferencias de presión que dirigen la circulación atmosférica.

26 Si la Tierra no rotara y estuviera compuesta por una superficie sólida uniforme, se podría observar un modelo de circulación muy predecible del ecuador a los polos

27 El aire del ecuador, que recibe más radiación solar, sería mayor que el de los polos. Sería más cálido y ligero, y se elevaría debido a la convección. A medida que el aire cálido se elevaría, se producirían tormentas eléctricas que liberarían más calor haciendo que el aire continuara elevándose hasta que llega a la capa superior de la atmósfera. En este punto, el aire empezaría a moverse hacia las regiones polares y se enfriaría a medida que se traslade.

28 En los polos, el aire frío denso descendería a la superficie y volvería a fluir hacia el ecuador. En el hemisferio norte, el flujo del aire cercano a la superficie estaría siempre fuera del norte porque el aire más frío del polo norte remplazaría al aire cálido, ascendente desde el ecuador.

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30 La rotación de la tierra hace más complejo el movimiento del aire. El efecto de Coriolis es un factor principal que explica los patrones reales del flujo del aire alrededor de la Tierra. La fuerza de Coriolis causa una desviación del aire a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio sur.

31 En el ecuador el aire cálido se eleva desarrollándose una banda de baja presión a su alrededor; algunas veces condensa formando grandes nubes y tormentas. Estas tormentas eléctricas liberan calor y conducen el aire a las zonas más altas de la atmósfera. El aire se traslada lateralmente hacia los polos y se enfría a medida que se mueve. El aire converge alrededor de los 30 de latitud.

32 La convergencia del aire hace que este se hunda o asiente en esta latitud. Esto determina la divergencia del aire en la superficie terrestre. A medida que el aire se hunde en esta región, el cielo se muestra despejado y los vientos superficiales son suaves y variables. Las latitudes de 30 se conocen como zonas de calmas subtropicales o anticiclones subtropicales

33 De las zonas de calmas subtropicales, una parte del aire superficial regresa al ecuador. Debido al efecto de Coriolis, los vientos, llamados vientos alisios soplan del noreste en el hemisferio norte y del sudeste en el hemisferio sur. Los vientos alisios convergen alrededor del ecuador en la zona de convergencia intertropical (ZITC). Este aire ecuatorial convergente se calienta y se eleva a lo largo del ciclo.

34 En las latitudes de 30, en lugar de desplazarse hacia el ecuador, en una parte del aire superficial lo hace hacia los polos. La fuerza de Coriolis desvía estos vientos hacia el este en ambos hemisferios. Estos vientos superficiales son prevalentes del oeste o vientos del oeste en ambos hemisferios.

35 Entre 30 y 60 de latitud los sistemas de presión y las masas de aire asociadas ayudan a transportar la energía. La mayor parte del aire húmedo de las regiones del sur se desplaza hacia el norte. Esta humedad se condensa y libera la energía que ayuda a calentar el aire en las latitudes del norte.

36 En las áreas entre las latitudes de 60 y los polos, prevalecen los vientos polares del este. Forman una zona de aire frío que sopla hacia el sudeste (hemisferio norte) y hacia el noreste (hemisferio sur) La interfaz entre los vientos polares del este y los del oeste es el frente polar

37 Las bandas más estrechas de vientos de alta velocidad, corrientes de chorro,, se desarrollan cuando existen grandes diferencias horizontales de temperatura. La corriente de chorro varía en tamaño y fuerza, según la latitud y la estación.

38 Fuerte corriente de viento que se caracteriza por una fuerte variación de la fuerza del viento en sentido horizontal y vertical y presenta uno o más máximos en la velocidad, con un mínimo de 70 nudos a lo largo del eje. Separa masas de aire diferentes. Tiene un importante papel en el movimiento de los sistemas de presión en superficie.

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42 Viento Se define como la componente horizontal del movimiento del aire (no se tiene en cuenta el movimiento vertical). Queda determinado por su dirección,, expresada en grados sexagesimales y significa la dirección desde donde viene el viento, y por su velocidad expresada en nudos (kt), kilómetros por hora (km/h), metros por segundo (m/seg), millas por hora La fuerza y velocidad del viento se mide con el anemómetro,, calibrado en m/s para aplicaciones científicas, en nudos para navegación marítima o aérea y en km/h o millas/hr para su uso en tierra.

43 Intensidad del viento

44 Rosa de los vientos Su dirección se determina por medio de la veleta que indica de donde provienen por medio de rumbos

45 Sistemas de presión y vientos El movimiento horizontal del aire está determinado por muchas fuerzas. Los vientos superficiales se desplazan en la dirección de las agujas del reloj (sentido horario) alrededor de los sistemas de baja presión (ciclones) en el hemisferio sur y alrededor de los sistemas de alta presión (anticiclones) en el hemisferio norte. El mismo balance de fuerzas conduce el aire en la dirección contraria de las agujas del reloj (sentido antihorario) alrededor de sistemas de presión alta (anticiclones) en el hemisferio sur, y alrededor de los sistemas de baja presión en el hemisferio norte. En los niveles superiores de la atmósfera donde se no existen las fuerzas de fricción, el aire se mueve en forma paralela con las líneas de presión.

46 Viento en superficie Para que exista viento es necesario que haya una diferencia de presión entre dos puntos de la superficie terrestre. La variación de la presión por unidad de longitud se denomina gradiente de presión. A mayor gradiente de presión, más fuerte es el viento que origina. Cuanto más apretadas están las isobaras, más fuerte es el viento. Los vientos en superficie se mueven siempre desde las áreas de alta presión hacia los centros de baja presión.

47 Viento Geostrófico Si el aire se encontrara únicamente bajo la fuerza de presión (rojo),( las partículas de aire se moverían perpendicularmente a las isobaras, y de las altas hacia las bajas presiones. La fuerza de Coriolis (verde),( desvía la trayectoria de una partícula hacia la izquierda en el hemisferio sur y actúa perpendicularmente al movimiento. El Viento Geostrófico resulta del equilibrio entre la fuerza de presión y la de coriolis. Es el viento que existiría en la atmósfera libre (sin fricción) en el caso de un movimiento horizontal sin aceleración.

48 Sistemas de presión y su desarrollo en altura

49 Baja fría Baja dinámica Baja presión en superficie, que por efecto del aire frío en su columna vertical central reduce los espesores, intensificando la baja con la altura. Posee ascenso de aire en su centro con convergencia horizontal en capas bajas y divergencia horizontal en los niveles altos. Está asociada a nubosidad en todos los niveles y casi siempre con mal tiempo y precipitaciones. La pendiente de las superficies isobáricas aumenta con la altura, incrementándose la velocidad del viento.

50 Alta cálida Alta dinámica. Posee aire caliente en su columna central, los espesores dentro de ella son mayores que el entorno. La alta se intensifica con la altura. Aumenta con la altura la pendiente de las superficies isobáricas, incrementándose la velocidad del viento. Existe divergencia horizontal en superficie y convergencia horizontal en los niveles altos. La subsidencia (descenso de aire) en todos los niveles, determina la disipación de las nubes y cielo casi despejado con buen tiempo.

51 Baja presión entre superficie y 2 ó 3 km. Arriba una alta que se intensifica con la altura abarcando casi toda la tropósfera por la presencia de aire caliente en todos los niveles de la columna vertical central. Baja cálida Baja térmica Los vientos disminuyen con la altura. Se hacen nulos en el nivel donde las superficies isobáricas se hacen horizontales. Más arriba aumentan nuevamente, por el incremento de las pendientes de las superficies isobáricas Entre el suelo y el nivel donde desaparece la baja se distingue ascenso de aire y por encima existe subsidencia. Se forma en zonas continentales cálidas y suelen tener tiempo bueno y poca nubosidad.

52 Tiene en su columna central aire frío. La alta en superficie es reemplazada a los 2 ó 3 km por una baja que aumenta su intensidad con la altura. Alta fría Alta térmica Tiene descenso de aire en las adyacencias al suelo y ascenso en las capas medias y altas de la tropósfera. Forma nubosidad media y alta. Se pueden producir algunas precipitaciones que caen dentro de la alta fría de superficie.

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